材料科学基础课件：凝固与结晶-共晶合金结晶-.pptVIP

阅读：新型凝固技术 一、定向凝固: 使铸件沿同一方向生长→柱/片层/棒状组织，纵向性能明显高于横向性能。 * Fundamentals of Materials Science 材料科学基础 Fundamentals of Materials Science * 0 绪论 第1章 原子结构与结合键 Atomic Structure and binding bond 第2章 晶体学基础 Basis of Crystallography 第3章 晶体结构 Crystal Structure 第4章 晶体缺陷 Crystal defects 第5章 非晶体与准晶结构 Amorphous and Quasicrystal Structure 第6章 相图 Phase Diagram 第7章 固体扩散 Solid Diffusion 第8章 凝固与结晶 Solidification and Crystallization 第9章 烧结与聚合 Sintering and Polymerization 第10章 固态 相变 Solid Phase Transformation 第8章 凝固与结晶 Solidification and Crystallization 8.1 凝固与结晶的基础理论 8.1.1 液态结构 (Liquid-state structure) 8.1.2 结晶的热力学条件和过冷度 8.1.3 结晶过程 (Crystallization process) 8.1.4 均匀形核（Homogeneous nucleation） 8.1.5 非均匀形核（Heterogeneous nucleation） 8.1.6 晶体长大 (Crystal growth) 8.2 固溶体合金的结晶 8.2.1 固溶体合金的结晶特点 8.2.2 固溶体合金的平衡结晶 8.2.3 固溶体合金的非平衡结晶 8.2.4 固溶体非平衡结晶时溶质的再分配 8.2.5 成分过冷（Constituation supercooling） 8.3 共晶合金的结晶 8.4 无机非金属材料的液-固相变 8.5 高分子材料的凝固 8.3 共晶合金的结晶 8.3.1 共晶转变机制 8.3.2 共晶组织形貌 8.3.3 亚共晶和过共晶合金初生相形态 8.3.4 共晶系合金的非平衡结晶 1伪共晶 2 离异共晶 3 固溶体合金中的共晶组织 8.3 共晶合金的结晶 8.3.1 共晶转变机制 1.共晶晶核的形成与长大过程 层片状交替形核生长 总有一领先相？ Which One？ ??? 领先相β，一般是低熔点相； 满足浓度起伏及扩散条件。 两相熔点相差悬殊时， 平衡共晶成分点通常 偏向低熔点相一边。 纵向扩散长大 纵向扩散速率很快。 典型共晶形态： 层片状、棒条状。 分离扩散： 横向短程扩散长大。 层片状交替形核生长及搭桥机构 降低界面能 晶体学取向关系： α (Al)-CuAl2共晶体: (111) α(Al) // (211)CuAl2 [101] α(Al) // [120]CuAl2 层片交界面 // (111) α(Al) 共晶转变： 动力：自由能降低 阻力：L-S表面能+α-β界面能。 层片状 球状 针状 螺旋状 花朵状 8.3.2 共晶组织形貌 规则共晶： 片层状、棒条状、螺旋状等； 非规则共晶： 针状、树枝状、 骨骼状等。 棒状 螺旋状（Zn-MgZn) x100 针状（Al-Si） 球状（Cu-Cu2O) 层片状（Pb-Sn) x200 放射状（Cu-P) X200 蛛网状 金属-金属型（粗糙-粗糙界面）：匹配长大，规则 共晶组织形态---按组成相Jackson因子α分类： 金属-非金属型（粗糙-光滑界面）： 匹配性差，不规则 非金属-非金属型（光滑-光滑界面）：规则 影响因素： 内因： 外因 两相性质与体积分数： 30%→棒条状； 30%-50% →层片状。 杂质：胞状，树枝状。 过冷度：驱动力 8.3.3 亚共晶和过共晶合金初生相形态 取决于液-固界面的微观结构 1．粗糙界面：一般呈树枝状2．光滑界面：一般有较规则外形 8.3.4 共晶系合金的非平衡结晶 共晶点附近非共晶合金 由于不平衡结晶得到 完全共晶组织。 共晶合金得到亚/过共晶组织。 （伪共晶区偏移） 1. 伪共晶 两相熔点相差悬殊时， 平衡共晶成分点通常 偏向低熔点相一边。 由两个组元扩散速度的 差异引起的。 伪共晶区的不同形状 2. 离异共晶 成分位